Simbioza

Simbioza je međusobno dejstvo dve različite vrste organizama koje žive u bliskoj zajednici dug vremenski period uspostavljena zbog koristi barem jednog od njih.

Polipi korala žive u simbiozi sa jednoćelijskim mrkim algama.

Zajednica lišaja na kori hrasta, jedan od najintimnijih oblika mutualizma.

U simbiozi veći od organizama je obično domaćin, a drugi je parazit ili mutualist. Pojam simbioza se nekada vezuje samo za dejstvo među organizmima u kojem oba imaju koristi, međutim simbioza ima šire značenje. Vrste odnosa u simbiozi u zavisnosti od korisnosti zajednice po organizme koji je čine mogu biti:

• parazitizam - jedan organizam ima koristi, a drugi štetu
• komensalizam - jedan organizam ima koristi, a drugi nema ni koristi, ni štete
• mutualizam - dejstvo među organizmima koje je povoljno za oboje

Jednom uspostavljeni simbiotski odnosi mogu da se menjaju kroz sva tri navedena tipa odnosa, tokom dugog vremenskog perioda ili u zavisnosti od okolnosti. Simbiotski odnosi i njihovo uspostavljanje predstavlja bitan faktor u evoluciji populacija vrsta.

Osnovni simbiotski odnosi

U osnovne simbiotske odnose spadaju različiti oblici simbioze u užem smislu definisani prema tome da li jedan od članova u uzajamnom odnosu ima korist a drugi trpi samo štetu (parazitizam), jedan ima korist a drugi je bez ikakvog efekta (komensalizam) ili oba člana simbioze imaju korist (mutualizam).

Parazitizam

Parazitizam je oblik odnosa u kome parazit živi stalno ili privremeno na domaćinu ili u njegovoj unutrašnjosti, ne ubijajući ga momentalno, ili ne ubijajući ga uopšte.

Poznata je izreka biologa Čarlsa Saterlenda Eltona:

Predator živi na račun kapitala, a parazit na račun interesa.

U odnosima parazitizma životinja se hrani na račun druge životinje (svoga domaćina) koga ne ubija odmah ili ga uopšte ne ubija. Parazit može da živi stalno ili povremeno na telu domaćina ili u njegovoj unutrašnjosti.

Endoparazit Fasciola hepatica –veliki metilj

Ektoparazit Ixodes ricinus – krpelj

Prema mestu gde žive u odnosu na domaćina razlikuju se:

• endoparaziti
• ektoparaziti

Endoparaziti žive na površini ili u unutrašnjosti domaćina, dok ektoparaziti žive zasebno od njega. Endoparaziti su najčešće parenhimatični i valjkasti crvi, a ektoparaziti se sreću najviše među zglavkarima (Sl. 10.)

Prilagođenosti parazita se ogledaju kako u morfološkim i fiziološkim odlikama poput prodiranja i smeštaja u domaćinu, tako i u korišćenju domaćinovih sokova, tkiva ili njegove hrane. Endoparaziti žive u anaerobnoj sredini i čitav njihov metabolizam je prilagođen za takve uslove. Oni takođe žive u odsustvu svetlosti i to objašnjava njihovo odsustvo čula vida dok je jedna od značajnih morfoloških prilagođenosti potpuno odsustvo crevnog aparata. Takvi oblici žive normalno u crevu domaćina gde preko tela apsorbuju svareni crevni sadržaj.

Parazitima je u određenom momentu i na određenom stupnju njihovog razvitka jako teško da pronađu pravog domaćina. Zbog toga su oni posebno prilagođeni u odnosu na njihovu plodnost i na tok njihovog životnog ciklusa. Bespolna faza razvića prouzrokovača malarije odigrava se u krvi čoveka dok se polna faza odigrava u crevu komarca malaričara koji se hrani čovekovom krvlju. Time je omogućena uloga komarca kao prenosioca malarije. Takođe, mnogi paraziti su specifični za domaćina u kome žive, što je jedna od njihovih prilagođenosti.

Poluparazitizam

Bela imela Viscum album koja se ponaša kao poluparazitska biljka

Posebnu grupu parazita čine poluparaziti. Poluparazitske biljke od svog domaćina uzimaju samo mineralne materije i vodu, dok su u pogledu fotosinteze samostalne. Primeri su žuta i bela imela koje parazitiraju na granama listopadnog drveća i sitna imela na kleki. Značajna grupa kontaktnih soakcija su odnosi epifita (mahovina i lijana prema njihovim domaćinima). Epifitne biljke rastu na površini drugih biljaka, često u velikom broju.

Periodični parazitizam

Prelazni oblik predstavlja periodični parazitizam gde određene životinjske vrste parazitiraju samo u određenom periodu života. Polno zreli stadijum valjkastog crva živi u crevu čoveka i izaziva anemiju kod domaćina, dok jaja i larve žive slobodnim životom. One zatim prodiru u čoveka preko pijaće vode ili aktivno probijajući kožu čoveka i tu postaju polno zrele.

Hiperparazitizam

Hiperparazitizam ili superparazitizam je oblik odnosa kada paraziti imaju svoje parazite, a takvi paraziti su hiperparaziti. Primer je pseća buva u kojoj živi larva pseće pantljičare.

Komensalizam

Slika 1. – Aleochora spadicea, insekt koji živi u jazbinama krtice u komensalizmičkom odnosu

Komensalizam je primitivan oblik odnosa gde je korist na strani prvog organizma, dok drugi nema ni štete ni koristi, odnosno za njega je odnos neutralan.

Komensalizam se ispoljava u veoma raznovrsnim oblicima. Mnoge vrste insekata žive u jazbinama i dupljama za stanovanje drugih životinja, kao što su koleopteri u jazbinama krtice ili insekti u gnezdima mrava. Oni tu nalaze povoljno mesto za život a uzimaju i deo hrane od domaćina.

U nekim slučajevima organizmi se pričvrste za druge organizme ili ih prate na njihovim putovanjima od kojih dobijaju zaštitu i deo hrane. Takva je mala morska ribica Remora remora koja na glavi ima neku vrstu pijavice. Pomoću nje se pričvršćuje za krupne selahije koje je nose na velike daljine. Druga vrsta ribe koja živi u komensalizmičkom odnosu je Naucrates ductor. Ona nema organe za pričvršćivanje i prati domaćine – ajkule, od kojih, veruje se, dobija zaštitu i deo hrane.

Morski rak Rak Pinnotheres živi u plaštanoj duplji krupnih školjki

Intimniji odnos komensalizma je kada jedan partner živi stalno ili privremeno u unutrašnjim dupljama drugog. On naravno na njega ne vrši nikakvo nepovoljno dejstvo. To je slučaj sa kratkorepim morskim rakom Rak Pinnotheres koji živi u plaštanoj duplji krupnih puževa.

U komensalizam se u užem smislu podrazumevaju i slučajevi kada komensal koristi ostatke hrane partnera. Takav je slučaj sa nekim morskim račićima koji žive u ždrelnoj duplji ascidija i uzimaju deo hrane od njih, ili račićima i ribama koji žive u plaštanim dupljama velikih školjki i puževa. Tu spadaju i protoze flagelati koji žive u crevu sisara i hrane se njihovim crevnim bakterijama. U evolutivnom smislu komensalizam s jedne strane vodi ka mutualizmu a s druge ka parazitizmu.

Mutualizam

Mutualistički odnos raka pustinjaka (Eupagurus prideauxi) i aktinije (Adamsia palliata)

Mutualizam je recipročan i obligatoran odnos između jedinki dve vrste. Dejstvo mu je uvek pozitivno za oba partnera. Često se sa pojmom simbioze povezuje samo mutualizam, iako je simbioza opštiji pojam i obuhvata još vrsti odnosa.

Klasičan mutualistički odnos je odnos raka pustinjaka i aktinije. Rak samac živi u napuštenoj ljušturi puža. Aktinija stupa sa rakom pustinjakom u odnos tako što se pričvršćuje za njegovu ljušturu. Rak ima korist od aktinije jer mu ona služi kao zaštita od neprijatelja, a aktinija ima korist zato što lakše dolazi do hrane kada rak samac proždire plen.

Još intimniji oblik međusobnog odnosa dve životinje ostvaruje se u mutualističkim simbiotskim odnosima u slučajevima kada jedan od partnera živi u unutrašnjosti drugog. Simbiotske jednoćelijske alge sa zelenim i mrkim pigmentom (Zoohlorella i Zooxantella) susreću se u telu kod većeg broja morskih i slatkovodnih životinja, sunđera, dupljara, pljosnatih crva i drugih. Domaćini obično koriste ugljene hidrate i kiseonik koji produkuju alge, dok alge koriste ugljendioksid i azotne materije koje luče domaćini.

Mikorizni odnos između gljive Amanita muscaria i beli bor Pinus alba

Jedan od najrasprostranjenijih oblika mutualizma kod biljaka je pojava mikorize, gde u odnos stupaju neke više biljke (naročito šumske) i gljive. Micelijum gljive ili obavija korenove domaćina ili živi u tkivu njegovog korena.

Poznati mutualistički odnosi postoje između mnogih viših biljaka i izvesnih bakterija i gljiva. Jedan od primera je mutualistički odnos između leguminoza i bakterija koje žive u korenima domaćina i fiksiraju azot iz atmosfere. Taj fiksirani azot koristi biljka – domaćin, a bakterije koriste ugljene – hidrate od biljke. Uloga ovih simbiotskih bakterija je značajna za poljoprivredne kulture.

Najintimniji oblik mutualizma između biljnih vrsta predstavlja grupa lišajeva koji uvek predstavljaju simbiozu između algi i gljiva. U ovom odnosu simbioza se razvila do te mere da gljive i alge izgrađuju samostalan organizam koji se definiše kao zasebna taksonomska jedinica.

U grupu mutualističkih odnosa spada i odnos između mrava i biljnih vaši. Biljne vaši su insekti mekog tela, gotovo su potpuno bez zaštite. Hrane se biljnim sokovima bogatim vodom i šećerima, ali siromašnim amino kiselinama. Zbog toga biljne vaši moraju da usvoje veliku količinu soka da bi obezbedili dovoljnu količinu proteina. Višak vode i šećera izbacuju iz tela kroz par kornikula, organa koji se nalaze na zadnjem delu tela insekata. Neke vrste mrava razvile su sposobnost da koriste u ishrani ovaj izlučeni, hranjivi sok. Oni pronalaze kolonije biljnih vaši i muzu ih, odnosno stimulišu lučenje viška sokova kroz kornikule. Za uzvrat oni biljne vaši aktivno štite od predatora i parazita. U nekim slučajevima čak i sele biljne vaši sa biljke na biljku.

Od krupnog ekološkog značaja je oprašivanje fanerogama posredstvom životinja, prvenstveno insekata. Među insektima na prvom mestu su grupe opnokrilaca, leptira, dvokrilaca i stenica. Većinu cvetnica oprašuju bumbari, pčele i muve, a postoji i uska specijalizacija gde su određene vrste oprašivača specijalizovane da oprašuju samo određene vrste biljaka. Insekti obavljaju veliki posao i većina biljaka se oprašuje pomoću njih, dok u tropskim krajevima to obavljaju i ptice (kolibri) i slepi miševi.

Evolucija simbiotskih odnosa

Na osnovu istraživanja , pokazalo se da je verovatno da odnosi koji započinju kao parazitski mogu tokom vremena da evoluiraju u mutualistički odnos. To se događa tako što dva organizma evoluiraju u pravcu smanjenja šteta za domaćina, jer ni jedan parazit ne teži da ubije domaćina brzo pošto na taj način smanjuje mogućnost sopstvenog preživljavanja.

Postoje i primeri gde mutualistički odnosi izgleda evoluiraju u komensalističke ili čak i parazitske. Neke parazitske gljive izgleda da su evoluirale od predaka koji su živeli u mutualističkom odnosu u zajednici sličnoj lišajevima. Neke bakterije koje žive u našem digestivnom traktu obezbeđuju nam vitamin K, pa su dakle evoluirale od komensala u mutualiste.

Priroda simbiotskih odnosa može takođe da se menja u zavisnosti od okolnosti. Neke gljive, bakterije ili praživotinje koje bez posledica po zdravlje žive u ljudskom organizmu mogu da izazovu oportunističku infekciju – postaju paraziti kod ljudi sa oslabljenim imunitetom. Pad imuniteta kod ljudi posledica je drugih patoloških stanja kao što je na primer Sida.

Vidi još

• Parazitske biljke

Literatura

• Cordes, E.E.; Arthur, M.A.; Shea, K.; Arvidson, R.S.; Fisher, C.R. (2005), „Modeling the mutualistic interactions between tubeworms and microbial consortia”, PLOS Biol, 3 (3): 1—10, PMC 1044833 , PMID 15736979, doi:10.1371/journal.pbio.0030077 
• Brinkman, F.S.L.; Blanchard, J.L.; Cherkasov, A.; Av-gay, Y.; Brunham, R.C.; Fernandez, R.C.; Finlay, B.B.; Otto, S.P.; Ouellette, B.F.F.; Keeling, P.J.; et al. (2002), „Evidence That Plant-Like Genes in Chlamydia Species Reflect an Ancestral Relationship between Chlamydiaceae, Cyanobacteria, and the Chloroplast”, Genome Research, 12 (8): 1159—1167, PMC 186644 , PMID 12176923, doi:10.1101/gr.341802 
• Danforth, B.N.; Ascher, J. (1997), „Flowers and Insect Evolution” (PDF), Science, 283 (5399): 143, doi:10.1126/science.283.5399.143a , Arhivirano (PDF) iz originala 2022-10-09. g., Pristupljeno 2007-09-25 
• Douglas, Angela (1994), Symbiotic interactions, Oxford University Press, ISBN 978-0-19-854294-0 
• Douglas, Angela (2010), The Symbiotic Habit, New Jersey: Princeton University Press, ISBN 978-0-691-11341-8 
• Facey, Douglas E.; Helfman, Gene S.; Collette, Bruce B. (1997), The Diversity of Fishes, Oxford: Blackwell Science, ISBN 978-0-86542-256-8 
• Golding, RS; Gupta, RS (1995), „Protein-based phylogenies support a chimeric origin for the eukaryotic genome”, Mol. Biol. Evol., 12 (1): 1—6, PMID 7877484, doi:10.1093/oxfordjournals.molbev.a040178  
• Harrison, Rhett (2002), „Balanced mutual use (symbiosis)”, Quarterly Journal Biohistory, 10 (2), Arhivirano iz originala 2009-12-10. g., Pristupljeno 2007-09-25 
• Harrison, Maria J. (2005), „Signaling in the arbuscular mycorrhizal symbiosis”, Annu. Rev. Microbiol., 59: 19—42, PMID 16153162, doi:10.1146/annurev.micro.58.030603.123749 
• Lee, J. (2003), Amphiprion percula, Animal Diversity Web, Pristupljeno 2007-09-29 
• Isaac, Susan (1992), Fungal-plant interactions, London: Chapman & Hall, ISBN 978-0-412-36470-9 
• Moran, N.A. (2006), „Symbiosis”, Current Biology, 16 (20): 866—871, PMID 17055966, doi:10.1016/j.cub.2006.09.019  
• Nardon, P.; Charles, H. (2002), „Morphological aspects of symbiosis” (PDF), Symbiosis: Mechanisms and Systems. Dordercht/Boson/London, Kluwer Academic Publishers, Cellular Origin, Life in Extreme Habitats and Astrobiology, 4: 15—44, ISBN 978-1-4020-0189-5, S2CID 83397151, doi:10.1007/0-306-48173-1_2, Arhivirano (PDF) iz originala 2022-10-09. g. 
• Paracer, Surindar; Ahmadjian, Vernon (2000), Symbiosis: An Introduction to Biological Associations, Oxford University Press, ISBN 978-0-19-511806-3 
• Nair, S. (2005), „Bacterial Associations: Antagonism to Symbiosis”, Ur.: Ramaiah, N., Marine Microbiology: Facets & Opportunities, National Institute of Oceanography, Goa, str. 83—89, Pristupljeno 2007-10-12 
• Saffo, M.B. (1993), „Coming to terms with a field: Words and concepts in symbiosis”, Symbiosis, 14 (1–3) 
• Sagan, Dorion; Margulis, Lynn (1986), Origins of sex: three billion years of genetic recombination, New Haven, Conn: Yale University Press, ISBN 978-0-300-03340-3 
• Sapp, Jan (1994), Evolution by association: a history of symbiosis, Oxford University Press, ISBN 978-0-19-508821-2 
• Toller, W. W.; Rowan, R.; Knowlton, N. (2001), „Repopulation of Zooxanthellae in the Caribbean Corals Montastraea annularis and M. faveolata following Experimental and Disease-Associated Bleaching”, The Biological Bulletin, 201 (3): 360—373, JSTOR 1543614, PMID 11751248, S2CID 7765487, doi:10.2307/1543614 
• Vinn, O.; Mõtus, M.-A. (2014). „Endobiotic Rugosan Symbionts in Stromatoporoids from the Sheinwoodian (Silurian) of Baltica”. PLOS ONE. 9 (2): e90197. Bibcode:2014PLoSO...990197V. PMC 3934990 . PMID 24587277. doi:10.1371/journal.pone.0090197 . 
• Wernegreen, J.J. (2004), „Endosymbiosis: lessons in conflict resolution”, PLOS Biology, 2 (3): e68, PMC 368163 , PMID 15024418, doi:10.1371/journal.pbio.0020068 

Spoljašnje veze

• http://www.ms-starship.com/sciencenew/symbiosis.htm
• https://web.archive.org/web/20131108093349/http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/S/Symbiosis.html
• TED-Education video – Symbiosis: a surprising tale of species cooperation